Diposting Minggu, 27 Maret 2011 jam 4:56 pm oleh Evy Siscawati

Komposit Nano yang dapat terus menjadi Kuat ditemukan

Suka dengan artikel ini?

Jelajahi artikel-artikel FaktaIlmiah yang berdasarkan apa yang dibaca dan ditonton teman-teman.
Terbitkan aktivitas Anda sendiri dan dapatkan kendali penuh.
Login

Minggu, 27 Maret 2011 -


 

Penelitian oleh profesor teknik mesin dan ilmu bahan serta kimia dari lab Rice, Pulickel Ajayan, menunjukkan potensi memperkokoh komposit nano berbasis polimer dengan pengisi tabung nano karbon. Tim ini melaporkan penemuannya bulan ini dalam jurnal ACS Nano.

Triknya berada dalam interface kompleks dan dinamis antara struktur nano dan polimer yang dirancang dengan hati-hati menggunakan bahan komposit nano.

Brent Carey, seorang mahasiswa pasca sarjana di lab Ajayan, menemukan sifat menarik ini saat menguji sifat kekakuan siklus tinggi sebuah komposit yang ia buat dengan menginfiltrasi hutan tabung nano multi dinding yang disusun vertikal dengan polidimetilsiloksan (PDMS), sejenis polimer kenyal. Mengejutkannya, membebani bahan ini terus menerus sama sekali tidak merusaknya. Faktanya, ia malah makin kuat.

Carey, yang penelitiannya disponsori oleh beasiswa NASA, menggunakan analisa mekanika dinamis (DMA) untuk menguji bahan mereka. Ia menemukan bahwa setelah 3.5 juta kompresi (lima kompresi per detik) dalam waktu seminggu, kekakuan komposit ini naik 12 persen dan menunjukkan potensi peningkatan lebih jauh lagi.

“Sedikit sulit membuat instrumen yang bisa melakukan hal ini,” kata Carey. “DMA pada dasarnya berasumsi kalau bahan anda tidak akan berubah secara permanen. Dalam uji awal, piranti lunak terus mengatakan, “Saya telah merusak sampel!” saat kekakuan justru naik. Saya harus memperbaikinya dengan sebuah loop program tak terpecahkan untuk mencapai jumlah siklus tinggi.”

Ilmuan bahan tahu kalau logam dapat mengeras bila dideformasi berulang, sebagai hasil dari penciptaan dan pemacetan kerusakan – dikenal dengan nama dislokasi – pada latis kristalinnya. Polimer, yang merupakan rantai atom berulang yang panjang, tidak berperilaku seperti itu.

Tim ini tidak yakin dengan pasti mengapa bahan sintetis mereka berperilaku demikian. “Kami mampu menyingkirkan hubungan lintas lebih jauh dalam polimer sebagai alternatif penjelasan,” kata Carey. “Data menunjukkan kalau ada sedikit sekali interaksi kimia, kalaupun ada, antara polimernya dan tabung nano, dan terlihat kalau interface cair ini berevolusi saat ditekan.”

“Penggunaan bahan nano sebagai pengisi meningkatkan luas permukaan interface secara besar-besaran walaupun jumlah pengisinya sama dengan pengisi bahan lain,” kata Ajayan. “Karenanya, efek interface yang dihasilkan diperkuat dibandingkan dengan komposit konvensional.”

“Bagi insinyur bahan, orang akan senang memiliki komposit seperti ini,” katanya. “Penelitian ini menunjukkan bagaimana bahan nano dalam komposit dapat digunakan secara kreatif.”

Mereka juga menemukan kebenaran lainnya mengenai fenomena unik ini: Cukup mengkompres bahannya saja tidak merubah sifatnya; hanya stress dinamik – mendeformasinya terus menerus – membuatnya lebih kuat.

Carey memakai analogi bahan ini sebagai tulang. “Sejauh anda terus memberi tekanan pada tulang anda di tubuh anda, ia akan tetap kuat,” katanya. “Sebagai contoh, tulang di tangan pemain tenis yang memegang raket, itu lebih padat. Pada dasarnya, ini adalah efek adaptif yang tubuh kita gunakan untuk bertahan dengan beban yang dihadapinya.”

“Bahan yang kami buat juga sama dalam artian beban statis pada komposit kami tidak menyebabkan perubahan. Anda harus menekannya secara dinamis untuk memperkuatnya.”

Tulang rawan mungkin perbandingan yang lebih baik – dan mungkin menjadi kandidat pengganti komposit nano. “Kami dapat membayangkan respon ini atraktif untuk mengembangkan tulang rawan buatan yang dapat merespon gaya yang diberikan padanya namun tetap stabil di daerah yang tidak ditekan,” kata Carey.

Kedua ilmuan menemukan kalau ini adalah jenis penelitian dasar yang lebih banyak memunculkan pertanyaan daripada jawaban. Sementara mereka dapat dengan mudah mengukur sifat kekuatan bahan, masalahnya sangat berbeda untuk memahami bagaimana polimer dan tabung nano berinteraksi pada skala nano.

“Orang telah mencoba menjawab pertanyaan ini dengan bagaimana lapisan polimer di sekitar partikel nano berperilaku,” kata Ajayan. “Ini masalah yang sangat sulit. Namun secara dasar, ia penting bagi seorang insinyur komposit nano.

“Dari sudut pandang tersebut, saya rasa ini hasil yang indah. Ia memberi tahun kalau mungkin untuk merekayasa interface yang bisa membuat bahan melakukan hal-hal yang tidak biasa.”

Sumber berita :

Rice University,

Referensi ilmiah:

Carey, B.J., Patra, P.K., Ci, L., Silva, G.G., Ajayan, P.M. Observation of Dynamic Strain Hardening in Polymer Nanocomposites. ACS Nano, 2011; 110321121458018 DOI: 10.1021/nn103104g

 

 

Evy Siscawati
Facts are the air of scientists. Without them you can never fly (Linus Pauling). Berjalan di pantai, dud dud, berjalan di pantai, dud dud (ESW).
Bergabung dengan 1000 orang lebih dengan kami melalui sosial media

Berlangganan artikel dan berita terbaru dari kami via email


Aktifitas

© 2010 FaktaIlmiah.com. Hak cipta asli oleh faktailmiah
Anda boleh mendistribusikannya dengan mencantumkan referensi dari situs kami.